89C51單片機I/O口模擬串行通信實現方法

目前普遍采用的MCS51 和PIC 系列單片機通常只有一個（或沒有）UART異步串行通信接口，在應用系統中若需要多個串行接口（例如在多機通信系統中，主機既要和從機通信又要和終端通信）的情況下，通常的方法是擴展一片8251 或 8250 通用同步/異步接收發送芯片（USART），需額外占用單片機I/O 資源。本文介紹一種用單片機普通I/O 口實現串行通信的方法，可在單片機的最小應用系統中實現與兩個以上串行接口設備的多機通信。

　　1．串行接口的基本通信方式

串行接口的有異步和同步兩種基本通信方式。異步通信采用用異步傳送格式，如圖1 所示。數據發送和接收均將起始位和停止位作為開始和結束的標志。在異步通信中，起始位占用一位（低電平），

異步通信采用用異步傳送格式

　　用來表示字符開始。其后為7 或8 位的數據編碼，第8 位通常做為奇偶校驗位。最后為停止位（高電平）用來表示字符傳送結束。上述字符格式通常作為一個串行幀，如無奇偶校驗位，即為常見的N.8.1幀格式。串行通信中，每秒傳送的數據位稱為波特率。如數據傳送的波特率為1200 波特，采用N.8.1 幀格式（10 位），則每秒傳送字節為120 個，而字節中每一位傳送時間即為波特率的倒數：T=I/1200=0.833ms。同樣，如數據傳送的波特率為9600 波特，則字節中每一位傳送時間為T=1/9600=0.104 ms。

　　根據數據傳送的波特率即字節中每一位的傳送時間，我們便可用普通I/O 口來模擬實現串行通信的時序。

　　2．硬件電路

89C51 單片機通過普通I/O 口與PC 機RS232 串口實現通信的硬件接口電路如圖2 所示。由于PC 系列微機串行口為RS232C 標準接口，與輸入、輸出均采用TTL 電平的89C51 單片機在接口規范上不一致，因此TTL電平到RS232 接口電平的轉換采用MAXIM 公司的MAX232 標準RS232接口芯片，該芯片可以用單電壓（+5V）實現RS232接口邏輯“1”（-3V～215V）和邏輯“0”（+3V～15V）的電平轉換。圖中89C51 的P1.0 模擬發送端，P1.1 模擬接收端。

89C51 單片機通過普通I/O 口與PC 機RS232 串口實現通信的硬件接口電路

　　3．接口程序設計

軟件設計中，89C51 單片機的P1.0 和P1.1 口分別模擬串行通信的發送和接收，其接口程序主要由INPUT 發送子程序和OUTPUT接收子程序組成。通信速率1200 bit /s，幀格式為N.8.1。發送時，先發送一個起始位（低電平），接著按低位在先的順序發送8 位數據，最后發送停止位。接收時，先判斷P1.1 接收端口是否有起始低電平出現，如有則按低位在先的順序接收8 位數，最后判斷P1.1 口是否有停止高電平出現，如有則完成一個數據接收，否則繼續等待。其中軟件編寫要嚴格按照異步通信的時序進行，每bit 位傳送時間間隔按通信速率1200 bit /s計算為833μs。

　　其模擬串行通信程序清單見下，系統要求單片機晶振為6M。程序清單如下：

程序

程序

　　本文介紹的用 89C51 單片機I/O 口模擬實現串行通信的方法，已成功地應用在某電壓數據采集系統中，實踐證明能可靠地傳送和接收數據。